應力集中問題的考察--倒圓角情況

2017-09-06  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

前面的研究表明,對于無倒角,以及倒斜角情況,有限元軟件并不能正確計算出軸肩處的應力。

那么,如果此處倒圓角呢?本文考察這種情況下有限元軟件的計算能力。

例子如下,在軸肩處倒了圓角。

下面不斷加密網格,看在臺肩處應力是否收斂。

(1)單元尺寸5mm,得到的有限元模型如下

計算完畢后得到的應力云圖如下

可見,最大值在固定端處,應力為75MPa,而臺肩處應力也比較大。

(2)單元尺寸2mm,得到的有限元模型如下

計算完畢后得到的應力云圖如下

可見,最大值已經轉移到臺肩處,應力值上升到89MPa.

(3)單元尺寸1mm,得到的有限元模型如下

計算完畢后得到的應力云圖如下

可見,最大值又經轉移到固定端處,應力值上升到100MPa.

(4)單元尺寸1mm,局部加密應力集中處第一次,得到的有限元模型如下

計算完畢后得到的應力云圖如下

可見,最大值又轉移到臺肩處,應力值小幅上升。

(5)單元尺寸1mm,局部加密應力集中處第二次,得到的有限元模型如下(臺肩處)

計算完畢后得到的應力云圖如下

可見,此時最大值仍舊在臺肩處,應力只增加了1MPa.

(6)單元尺寸1mm,局部加密應力集中處第三次,得到的有限元模型如下

計算完畢后得到的應力云圖如下

可見,此時最大值仍舊在臺肩處,應力只增加了0.5MPa.

(7)單元尺寸1mm,局部加密應力集中處第四次,得到的有限元模型如下

計算完畢后得到的應力云圖如下

可見,此時最大值仍舊在臺肩處,應力只增加了0.036MPa.結果已經收斂。

【評論】

• 當臺肩處存圓角時,只要不斷細分網格,結果會出現收斂。

• 對于有圓角的臺肩處,必須不斷加密網格,才能得到精確的結果。隨便劃分一個粗糙的網格,結果是完全不可信的。例如最開始劃分的5mm的網格,可以發現臺肩處應力只有75MPa左右,而最后的收斂解卻是104MPa,顯然結果懸殊。

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